KR20010063231A - 과전압 보호 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펄스폭 변조신호를 발생하는 펄스폭 변조부와, 펄스폭 변조부에서 출력되는 펄스폭 변조신호에 따라 스위칭 동작을 하는 스위치, 및 스위치의 스위칭 동작에 따라 일차측 전압을 2차측으로 유기시키는 트랜스를 구비하고 있는 어덥터의 과전압 보호회로에 관한 것으로 특히, 트랜스의 2차측 코일에 유기되어 출력되는 전압을 입력받아 기준전압 이상의 과전압이 발생되는 경우 과전압 감지신호를 광신호 전달 경로를 통해 전달하는 2차측 감지부와, 트랜스의 1차측 코일에 흐르는 도통전류에 의해 감지저항에 걸리는 전압을 입력받아 기준전압 이상의 과전압이 발생되는 경우 과전압 감지신호를 발생하는 1차측 감지부, 및 2차측 감지부에서 발생되는 과전압 감지신호를 광신호 전달 경로를 통해 전달받거나 1차측 감지부에서 발생되는 과전압 감지신호를 입력받으면 펄스폭 변조부의 동작을 중지시키는 보호동작 판단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 회로를 제공하면, AC 어덥터 구현시 전압 변환을 위한 트랜스의 2차측에 구비되어 있는 다이오드가 과전압 혹은 과전류에 의해 단락되는 경우 출력전압을 검출하지 못하던 종래 기술의 문제점들을 해소할 수 있다.

Description

과전압 보호 회로{Over voltage protection}

본 발명은 AC 어덥터에서 2차측 출력단 주변의 과전압/과전류 상태에 대한 보호회로를 구현하는 방식에 관한 것으로 특히, AC 어덥터 구현시 전압 변환을 위한 트랜스의 2차측에 구비되어 있는 다이오드가 과전압 혹은 과전류에 의해 단락되는 경우 출력전압을 검출하지 못하던 종래 기술의 보완을 위해 트랜스의 1차측 전류의 흐름 상태를 감지하는 부가적인 검출회로를 구비하고 1차측 검출치와 2차측 검출지를 비교하여 이를 기준으로 과전압 발생시 AC 어덥터의 동작을 중지시킬 수 있는 과전압 보호 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 각국에서는 전지사용제품들에 대한 안전도를 각 제품군에 대하여 각각 다르게 적용하고 있는데, 대한민국의 분류 기준으로 어덥터(Adaptor)는 1종의 전기용품으로 분류되어있다. 이는 사용자의 감전 및 발화위험이 높다고 판단되었기 때문인데, 이에 따라 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 어덥터의 출력전압을 감지하여 과전압 혹은 과열상태에서 어덥터의 동작을 중지하도록 하는 기술이 사용되고 있다.

도 1에 도시되어 있는 기술은 동기 정류기를 이용한 플라이백 컨버터의 블록 구성으로써, 입력되는 상용 교류전원에 섞여있는 노이즈를 제거한 후 후단에 구비되어 있는 디바이스측으로 전달하며 역으로 후단의 디바이스 측에서 발생되는 전원 노이즈가 상용 교류전원 입력단측으로 전달되는 것을 방지하는 EMI필터(10)와, 상기 EMI필터(10)를 통해 입력되는 AC전원을 정류하여 DC전원으로 전환시키는 브릿지 정류부(20)와, 상기 브릿지 정류부(20)를 통해 정류되어진 DC전원을 입력되는 스위칭 제어신호에 따라 펄스형태의 신호로 변환하는 플라이백 컨버터(40)와, 상기 플라이백 컨버터(40)에서 전압 스위칭 동작되는 전압의 변동분에 대하여 트랜스(T)를 통해 유기되는 전원을 특정 동기신호에 의해 정류하는 동기 정류부(50)와, 상기 동기 정류부(50)를 통해 최종 출력되는 전압의 상태 및 과열정도를 감지하여 전단으로 전압상태에 대한 정보를 전달하는 감지부(90)와, 상기 감지부(90)를 통해 전달되는 상기 동기 정류부(50)의 출력전압 상태 혹은 과열발생정도에 따라 제어신호용 PWM 신호를 변조시켜 상기 플라이백 컨버터(40)내부에 구비되어 있는 스위치의 구동 제어신호로 제공하는 PWM 콘트롤러(70), 및 상기 PWM 콘트롤러(70)에서 출력되는 제어신호와 기준전압 신호에 상기 동기 정류부(50)의 동기상태를 제어하기 위한 SR게이트 드라이버(80)로 크게 분류 구성된다.

상기 구성은 AC 어덥터의 구성을 크게 구분한 것으로, 도 1의 참조번호 90으로 표시된 감지부의 세부 구성과 참조번호 70으로 표시되는 PWM 콘트롤러의 구성중 보호회로에 관련한 부분의 구성은 첨부한 도 2에 도시되어 있는 바와 같다.

첨부한 도 2에 도시되어 있는 도면중 써미스터(TH)와 제 2제너 다이노드(ZD2) 및 제 7저항(R7) 부분은 과열검출회로이며, 제 1다이오드(ZD1)와 제 5저항(R5)과 제 6저항(R6) 및 제 3콘덴서(C3) 부분은 과전압 검출회로 부분이다.

이때, 상기와 같이 구성되는 종래의 보호방식에서 과전압 발생시의 동작을 간략히 살펴보면, 제너 다이오드(ZD1)의 캐소드 단자에 과전압이 인가되면 상기 제너 다이오드(ZD1)가 턴온되고 그에 따라 제 3트랜지스터(Q3)가 턴온되어 포토커플러인 포토트랜지스터(PTR)가 온동작한다. 따라서, 제 2트랜지스터(Q2)가 온동작함으로써 PWM IC의 구동전원(Vdd)을 접지로 도통시켜 상기 PWM IC의 동작을 중지시키게 된다.

그러나, 상술한 바와 같이 동작하는 종래 과전압 보호회로에서는 다음과 같은 세가지의 문제점을 가지고 있는데, 첫 번째 문제점은 상기 감지부(90)의 구동전압 및 기준전압이 2차측의 출력전압이기 때문에 단락, 단선등의 고장시 출력전위가 없거나 낮으므로 인해 검출동작이 이루어지지 않는다는 것이다.

또한, 두 번째 문제점은 첨부한 도 2에서와 같이 2차측의 감지부(100B)와 1차측의 보호회로(100A)는 안전규격에 의해 절연이 이루어져야 하므로 구동신호의 전달을 위해 포토커플러를 사용하는데, 상기 포토커플러의 고장시에는 보호기능의 수행이 불가능하다는 점이다.

마지막으로 세 번째 문제점은 도시하지는 않았으나 참조번호 50으로 표시되는 정류부내에 역기전력을 방지하기 위해 구비되어 있는 다이오드나 트랜스(T)의 2차측 코일의 단선등의 고장이 발생되는 경우 이를 검출하기가 어려워 보호기능의 수행이 불가능하다는 점이다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 AC 어덥터 구현시 전압 변환을 위한 트랜스의 2차측에 구비되어 있는 다이오드가 과전압 혹은 과전류에 의해 단락되는 경우 출력전압을 검출하지 못하던 종래 기술의 보완을 위해 트랜스의 1차측 전류의 흐름 상태를 감지하는 부가적인 검출회로를 구비하고 1차측 검출치와 2차측 검출지를 비교하여 이를 기준으로 과전압 발생시 AC 어덥터의 동작을 중지시킬 수 있는 과전압 보호 회로를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 어덥터중 동기 정류기를 이용한 플라이백 컨버터의 블록 구성도,

도 2는 종래 보호회로에 관련한 구성의 세부 구성 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 과전압 보호 회로의 블록 구성예시도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 펄스폭 변조신호를 발생하는 펄스폭 변조부와, 상기 펄스폭 변조부에서 출력되는 펄스폭 변조신호에 따라 스위칭 동작을 하는 스위치, 및 상기 스위치의 스위칭 동작에 따라 일차측 전압을 2차측으로 유기시키는 트랜스를 구비하고 있는 어덥터의 과전압 보호회로에 있어서: 상기 트랜스의 2차측 코일에 유기되어 출력되는 전압을 입력받아 기준전압 이상의 과전압이 발생되는 경우 과전압 감지신호를 광신호 전달 경로를 통해 전달하는 2차측 감지부와; 상기 트랜스의 1차측 코일에 흐르는 도통전류에 의해 감지저항에 걸리는 전압을 입력받아 기준전압 이상의 과전압이 발생되는 경우 과전압 감지신호를발생하는 1차측 감지부; 및 상기 2차측 감지부에서 발생되는 과전압 감지신호를 광신호 전달 경로를 통해 전달받거나 상기 1차측 감지부에서 발생되는 과전압 감지신호를 입력받으면 상기 펄스폭 변조부의 동작을 중지시키는 보호동작 판단부로 구성되는 데 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 과전압 보호 회로의 블록 구성예시도로서, 본 발명에 따른 과전압 보호회로의 동작을 설명하는데 있어 필수적인 간략 구성만을 도시한 것이다.

따라서, 첨부한 도 4에는 종래 기술에서의 문제점을 해소하기 위한 본 발명을 설명할 수 있는 부분만 구성을 도시한 것으로, 참조번호 90으로 지칭되는 감지부는 종래와 동일하며, 본 발명에서는 트랜스(T)의 1차측 코일에 흐르는 도통전류에 의한 전압의 크기를 감지하기 위한 감지저항(ISR)을 통해 1차측의 코일에 걸리는 전압을 감지하는 1차측 감지부(72A)와, 상기 감지부(90)에서 발생되는 감지신호(종전에서와 같이 포토커플러를 이용한 광신호로 전달됨)와 상기 1차측 감지부(72A)에서 발생되는 감지신호를 비교하여 어느 쪽에서든지 기준치 이상의 과전압 상태라고 판단되면 트랜스의 1차측 코일의 전류 도통을 조정하는 트랜지스터의 온/오프를 제어하는 PWM IC(70A)의 동작을 중지시키는 보호동작 판단부(71A)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 과전압 보호 회로의 동작을 종래 기술의 문제점과 비교하면서 살펴보면, 종래 기술에서의 첫 번째 문제점은 상기 감지부(90)의 구동전압 및 기준전압이 2차측의 출력전압이기 때문에 단락, 단선등의 고장시 출력전위가 없거나 낮으므로 인해 검출동작이 이루어지지 않는다는 것이였는데, 본 발명에서는 트랜스의 1차측에 기준치 이상의 과전압이 걸리는 가를 판단하는 1차측 감지부(72A)가 구비되어 있으므로 인해 2차측 회로의 단락, 단선등의 고장시 상기 1차측 감지부(72A)에서 발생되는 감지신호를 기준으로 보호기능을 수행하게 된다.

또한, 종래기술의 두 번째 문제점은 첨부한 도 2에서와 같이 2차측의 감지부(100B)와 1차측의 보호회로(100A)는 안전규격에 의해 절연이 이루어져야 하므로 구동신호의 전달을 위해 포토커플러를 사용하는데, 상기 포토커플러의 고장시에는 보호기능의 수행이 불가능하다는 점이였으나, 이 역시 본 발명에서는 트랜스의 1차측에 기준치 이상의 과전압이 걸리는 가를 판단하는 1차측 감지부(72A)가 구비되어 있으므로 인해 포토커플러의 단락, 단선등의 고장시 상기 1차측 감지부(72A)에서 발생되는 감지신호를 기준으로 보호기능을 수행하게 된다.

마지막으로, 종래기술의 세 번째 문제점은 도 3에서 참조번호 D로 표시되는 다이오드나 트랜스(T)의 2차측 코일의 단선등의 고장이 발생되는 경우 이를 검출하기가 어려워 보호기능의 수행이 불가능하다는 점이 있었으나, 트랜스(T)의 2차측 코일의 단선시 1차측 권선에 피크전류가 단속적으로 흐르기 때문에 이에 인하여 트랜스(T)의 1차측에 구비되어 있는 1차측 감지부(72A)에는 기준치 이상의 과전압이 걸리게되고 그에 따라 상기 1차측 감지부(72A)에서 발생되는 감지신호를 기준으로 보호동작 판단부(71A)에서는 보호기능을 수행하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 과전압 보호 회로를 제공하면, AC 어덥터 구현시 전압 변환을 위한 트랜스의 2차측에 구비되어 있는 다이오드가 과전압 혹은 과전류에 의해 단락되는 경우 출력전압을 검출하지 못하던 종래 기술의 문제점들을 해소할 수 있다.

Claims (1)

1. 펄스폭 변조신호를 발생하는 펄스폭 변조부와, 상기 펄스폭 변조부에서 출력되는 펄스폭 변조신호에 따라 스위칭 동작을 하는 스위치, 및 상기 스위치의 스위칭 동작에 따라 일차측 전압을 2차측으로 유기시키는 트랜스를 구비하고 있는 어덥터의 과전압 보호회로에 있어서:

   상기 트랜스의 2차측 코일에 유기되어 출력되는 전압을 입력받아 기준전압 이상의 과전압이 발생되는 경우 과전압 감지신호를 광신호 전달 경로를 통해 전달하는 2차측 감지부와;

   상기 트랜스의 1차측 코일에 흐르는 도통전류에 의해 감지저항에 걸리는 전압을 입력받아 기준전압 이상의 과전압이 발생되는 경우 과전압 감지신호를 발생하는 1차측 감지부; 및

   상기 2차측 감지부에서 발생되는 과전압 감지신호를 광신호 전달 경로를 통해 전달받거나 상기 1차측 감지부에서 발생되는 과전압 감지신호를 입력받으면 상기 펄스폭 변조부의 동작을 중지시키는 보호동작 판단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 회로.